专利名称：小片接合装置、托架、和小片接合方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及小片(粘片)接合(die bonding)装置、托架、和小片接合方法。
背景技术：
现有技术中，在将薄厚芯片小片接合时，芯片中央部用凸状的托架吸引吸附芯片，从芯片中央部朝向外侧慢慢进行扩展加压。由此，解决由空洞等引起的粘接不良。可是，上述形状的托架中，为了加压直到芯片端为止而进行压接，必需高负荷，担心由于负荷不足无法加压直到芯片端为止和发生粘接不良。进而，在随着芯片尺寸变大托架尺寸也变大的情况下，必需更高负荷。一般的小片接合装置的负荷的规格为最大10 30N。因此，由于芯片的大容量化相伴的芯片尺寸的增大化，上述普通装置中负荷不足，发生粘接不良。还有，为了加压直到芯片端为止，必需高负荷。可是，若负荷变大则芯片中央部的面压变大，对于小片接合的芯片和/或基板、在基板上层叠的芯片受到损坏。并且，配置小片接合的基板的载物台(stage)`部的负荷变大,可能对载物台的耐久性引起故障。为了对应近来的芯片的巨大化倾向，必需以低负荷且粘接性良好的小片接合方法。
发明内容
提供一种小片接合装置，能抑制对固定可挠性基板和半导体元件的粘接剂的空洞的发生及半导体元件的损坏，并且在可挠性基板上将半导体元件小片接合。依据实施例的小片接合装置是用于将具有长方形的形状的第I半导体元件小片接合于基板的小片接合装置。小片接合装置包括:载物台，在上表面载置上述基板。小片接合装置包括:托架，具有与上述载物台的上表面平行的长方形的剖面，具有沿着与上述剖面的长边平行的线延伸并且能够弹性变形的凸部，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述凸部的表面。小片接合装置包括:保持器，将上述托架的上述凸部以朝向下方的方式进行保持，通过将上述托架位于上述载物台上的规定的位置，能够对上述托架施加规定的压力。以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述托架的上述凸部的表面。在上述载物台的上表面载置的上述基板的上表面，经由粘接材料，使上述第I半导体兀件的下表面相对。在经由上述粘接材料将上述第I半导体元件的下表面和上述基板的上表面抵接的状态下，慢慢增加对上述托架由上述保持器从上方施加的压力，使上述托架的上述凸部变形，由此上述第I半导体元件的下表面全部经由上述粘接材料粘接在上述基板的上表面。
图1是表示实施例1涉及的小片接合装置100的构成的透视图。图2是从长边方向Y观看图1所示的小片接合装置100的侧视图。图3是表示从凸部侧观看图1所示的小片接合装置100的托架2的构成的俯视图。图4是表示沿着图3的A-A线、B-B线、C-C线的托架2的剖面的一例的剖面图。图5是表 示由实施例1的小片接合装置100进行的小片接合方法的步骤的一例的剖面图。图6是表示测量托架2的凸部的阶差的大小、负荷、和空洞发生状况的关系的结果的一例的图。图7是表示从凸部侧观看实施例2涉及的托架2的构成的俯视图。图8是表示沿着图7的A-A线、B-B线、C-C线的托架2的剖面的一例的剖面图。图9是表示从凸部侧观看实施例3涉及的托架2的构成的俯视图。图10是表示沿着图9的A-A线、B-B线、C-C线的托架2的剖面的一例的剖面图。图11是表示沿着图9的D-D线的托架2的剖面的一例的剖面图。符号的说明I载物台2 托架3保持器4 基板5第I半导体元件100小片接合装置
具体实施例方式以下，关于各实施例，基于附图进行说明。实施例1图1是表示实施例1涉及的小片接合装置100的构成的透视图。还有，图2是从长边方向Y观看图1所示的小片接合装置100的侧视图。还有，图3是表示从凸部侧观看图1所示的小片接合装置100的托架2的构成的俯视图。还有，图4是表示沿着图3的A-A线、B-B线、C-C线的托架2的剖面的一例的剖面图。如图1及图2所示，小片接合装置100将具有长方形的形状的第I半导体元件5小片接合于基板4。这个小片接合装置100具有载物台1、托架2、和保持器3。载物台I在上表面载置基板4。这个载物台1，例如，在载置基板4的状态下可以移动至规定的位置。再者，这个基板4，例如，是在上面形成布线的可挠性基板，或者，第I半导体元件5和其他的第2半导体元件。
托架2具有与载物台I的上表面Ia平行的长方形的剖面。这个长方形的剖面具有第I方向(长边方向)Y的长边2y、和第2方向(短边方向)Z的短边2z。并且，如图1至图3所示，托架2具有沿着与这个长方形的剖面的长边2y平行的线延伸并且能够弹性变形的凸部2x。这个凸部的阶差d(图4)，例如，如后述，设定为0.020mm 0.300mm的范围。再者，这个凸部2x的阶差d意味着凸部2x的端部和凸部2x的中央部(顶点)之间的高度差。这个托架2,例如，包括以具有shore_A(邵氏)硬度Ha50 shore-A硬度HalOO的硬度的天然橡胶或合成橡胶为主体的橡胶弹性体。再者，这个shore-A硬度依据IS0868。还有，托架2将第I半导体元件5的上表面吸附在凸部2x的表面2a。例如，在托架2，形成从托架2的表面2a贯通至里面的贯通孔(未图示)。并且，通过从保持器3吸引这个贯通孔的空气，能吸附与表面2a抵接的第I半导体元件5。还有，托架2以第I半导体元件5的中心(重心)位于凸部2x的表面的中心附近的方式吸附第I半导体元件5。再者，被小片接合的第I半导体元件5的厚度，例如，设定为50 μ m以下。还有，第I半导体元件5的尺寸,例如,是7_X7_以上。在第I半导体元件5的这些条件下,后述的效果特别变得显著。保持器3将托架2的凸部2x以朝向下方的方式进行保持，通过将托架2位于载物台I上的规定的位置，能够对托架2施加规定的压力。还有，如前文所述，在这个保持器3，设置通气口 3a，通过吸引装置(未图示)，经由这个通气口 3a吸引托架2的该贯通孔的空气。再者，通过用搬送装置(未图示)搬送保持托架2的保持器3，能使托架2移动至规定的位置。其次，关于具有以上的构成的小片接合装置100的小片接合方法的一例进行说明。图5是表示由实施例1的小片接合装置100进行的小片接合方法的步骤的一例的剖面图。首先，以第I半导体元件5的长边方向成为与托架2的该剖面的长边方向平行的方式，将第I半导体元件5的上表面吸附在托架2的凸部2x的表面2a。其次，如前文所述的图2所示，在载物台I的上表面Ia载置的基板4的上表面4a，经由粘接材料(未图示)，使第I半导体元件5的下表面5a相对。在最后，如图5所示，在经由粘接材料将第I半导体元件5的下表面5a和基板4的上表面4a抵接的状态下，对托架2慢慢增加由保持器3从上方施加的压力，使托架2的凸部2x变形。S 卩，从凸部2x慢慢加压扩展至第I半导体元件5。由此，第I半导体元件5的下表面5a全部经由粘接材料粘接在基板4的上表面
4a0还有，若与以前的托架相比，从托架的凸部到芯片端的距离短，本实施例的托架2中能用更小的负荷，加压直到芯片端为止而压接。由此，由于不发生空洞等的粘接不良而实现必要负荷的低压化，存在降低半导体元件受到的损坏和/或载物台的反复负荷的效果。
在这里，关于托架的凸部的阶差的大小、负荷、和空洞发生状况的关系进行讨论。图6是表示测量托架2的凸部2X的阶差的大小、负荷、和空洞发生状况的关系的结果的一例的图。再者，如前文所述，托架2的凸部2x的阶差d意味着凸部2x的端部和凸部2x的中央部(顶点)之间的高度差。如图6所示，在负荷为25N以上的情况下，凸部2x的阶差d在0.020mm 0.300mm
的范围，能得到没发生空洞的结果。在那里，如前文所述，可见通过将凸部2x的阶差d设定在0.020mm 0.300mm的
范围，抑制空洞的发生的效果变得更显著。如以上所述，根据本实施例1涉及的小片接合装置，能抑制对固定可挠性基板和半导体元件的粘合剂的空洞的发生及半导体元件的损坏，并且在可挠性基板上将半导体元件小片接合。实施例2前文所述的实施例1中，关于托架的凸部沿着与长边平行的线延伸的构成的一例，进行说明。在本实施例2，关于托架的凸部沿着连结长方形的剖面的对角的线段延伸的构成的一例，进行说明。再者，适用本实施例2的小片接合装置的整体的构成，与图1、图2所示的小片接合装置100相同。图7是表示从凸部2X侧观看实施例2涉及的托架2的构成的俯视图。还有，图8是表示沿着图7的A-A线、B-B线、C-C线的托架2的剖面的一例的剖面图。如图7及图8所示，托架2与实施例1相同，具有与载物台I的上表面Ia平行的长方形的剖面。这个长方形的剖面具有第I方向(长边方向)Y的长边2y、和第2方向(短边方向)Z的短边2z。并且，如图7及图8所示，托架2具有沿着连结这个长方形的剖面的对角2s、2t的线段延伸并且能够弹性变形的凸部2x。该线段，如图7所示，从载物台I侧观看成为直线状。还有，这个凸部的阶差d(图8)，例如，与实施例1相同，设定为0.020mm 0.300mm的范围。再者，这个凸部2x的阶差d意味着凸部2x的端部和凸部2x的中央部(顶点)之间的高度差。还有，托架2与实施例1相同，将第I半导体元件5的上表面吸附在凸部2x的表 2a ο还有，与实施例1相同，在托架2，形成从托架2的表面2a贯通至里面的贯通孔(未图示)。并且，通过从保持器3吸引这个贯通孔的空气，能吸附与表面2a抵接的第I半导体元件5。还有，与实施例1相同，托架2以第I半导体元件5的中心(重心)位于凸部2x的表面的中心附近的方式吸附第I半导体元件5。再者，实施例2涉及的小片接合装置的其他的构成与图1、图2所示的实施例1相同。
具有以上那样的构成的实施例2涉及的小片接合装置的小片接合方法，与实施例1相同。
S卩，首先，以第I半导体元件5的长边方向成为与托架2的该剖面的长边方向平行的方式，将第I半导体元件5的上表面吸附在托架2的凸部2x的表面2a。其次，如前文所述的图2所示，在载物台I的上表面Ia载置的基板4的上表面4a，经由粘接材料(未图示)，使第I半导体元件5的下表面5a相对。在最后，如图5所示，在经由粘接材料将第I半导体元件5的下表面5a和基板4的上表面4a抵接的状态下，对托架2慢慢增加由保持器3从上方施加的压力，使托架2的凸部2x变形。S卩，从连结凸部2x的对角2s、2t的线段的区域慢慢加压扩展至第I半导体元件5。由此，第I半导体元件5的下表面5a全部经由粘接材料粘接在基板4的上表面
4a0若与以前的托架相比，从托架的凸部到芯片端的距离短，本实施例的托架2中能用更小的负荷，加压直到芯片端为止而压接。由此，由于不发生空洞等的粘接不良而实现必要负荷的低压化，存在降低半导体元件受到的损坏和/或载物台的反复负荷的效果。如以上所述，根据本实施例2涉及的小片接合装置，与实施例1相同，能抑制对固定可挠性基板和半导体元件的粘合剂的空洞的发生及半导体元件的损坏，并且在可挠性基板上将半导体元件小片接合。实施例3在实施例3中，关于托架的凸部沿着连结长方形的剖面的对角的线段延伸的构成的其他例，进行说明。再者，适用本实施例3的小片接合装置的整体的构成，与图1、图2所示的小片接合装置100相同。图9是表示从凸部侧观看实施例3涉及的托架2的构成的俯视图。还有，图10是表示沿着图9的A-A线、B-B线、C-C线的托架2的剖面的一例的剖面图。还有，图11是表示沿着图9的D-D线的托架2的剖面的一例的剖面图。如图9至图11所示，托架2与实施例1相同，具有与载物台I的上表面Ia平行的长方形的剖面。这个长方形的剖面具有第I方向(长边方向)Y的长边2y、和第2方向(短边方向)Z的短边2z。并且，如图9至图11所示，托架2具有沿着连结这个长方形的剖面的对角2s、2t的线段延伸并且能够弹性变形的凸部2x。该线段，如图所示，从载物台I侧观看大致成为S字状。还有，这个凸部的阶差d(图8)，例如，与实施例1相同，设定为0.020mm 0.300mm的范围。再者，这个凸部2x的阶差d意味着凸部2x的端部和凸部2x的中央部(顶点)之间的高度差。还有，托架2与实施例1相同，将第I半导体元件5的上表面吸附在凸部2x的表 2a ο还有，与实施例1相同，在托架2，形成从托架2的表面2a贯通至里面的贯通孔(未图示)。并且，通过从保持器3吸引这个贯通孔的空气，能吸附与表面2a抵接的第I半导体元件5。还有，与 实施例1相同，托架2以第I半导体元件5的中心(重心)位于凸部2x的表面的中心附近的方式吸附第I半导体元件5。再者，实施例3涉及的小片接合装置的其他的构成与图1、图2所示的实施例1相同。具有以上那样的构成的实施例3涉及的小片接合装置的小片接合方法，与实施例1相同。S卩，首先，以第I半导体元件5的长边方向成为与托架2的该剖面的长边方向平行的方式，将第I半导体元件5的上表面吸附在托架2的凸部2x的表面2a。其次，如前文所述的图2所示，在载物台I的上表面Ia载置的基板4的上表面4a，经由粘接材料(未图示)，使第I半导体元件5的下表面5a相对。在最后，如图5所示，在经由粘接材料将第I半导体元件5的下表面5a和基板4的上表面4a抵接的状态下，对托架2慢慢增加由保持器3从上方施加的压力，使托架2的凸部2x变形。S卩，从连结凸部2x的对角2s、2t的线段的区域慢慢加压扩展至第I半导体元件5。由此，第I半导体元件5的下表面5a全部经由粘接材料粘接在基板4的上表面
4a0还有，若与以前的托架相比，从托架的凸部到芯片端的距离短，本实施例的托架2中能用更小的负荷，加压直到芯片端为止而压接。由此，由于 不发生空洞等的粘接不良而实现必要负荷的低压化，存在降低半导体元件受到的损坏和/或载物台的反复负荷的效果。如以上所述，根据本实施例3涉及的小片接合装置，与实施例1相同，能抑制对固定可挠性基板和半导体元件的粘合剂的空洞的发生及半导体元件的损坏，并且在可挠性基板上将半导体元件小片接合。再者，实施方式是例示，发明的范围不限于此。
权利要求
1.一种小片接合装置，其特征在于，上述小片接合装置用于将具有长方形的形状的第I半导体元件小片接合于基板，包括: 载物台，在上表面载置上述基板； 托架，具有与上述载物台的上表面平行的长方形的剖面，具有沿着与上述剖面的长边平行的线延伸并且能够弹性变形的凸部，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述凸部的表面；和 保持器，将上述托架的上述凸部以朝向下方的方式进行保持，通过将上述托架位于上述载物台上的规定的位置，能够对上述托架施加规定的压力； 其中，以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述托架的上述凸部的表面； 在上述载物台的上表面载置的上述基板的上表面，经由粘接材料，使上述第I半导体元件的下表面相对； 在经由上述粘接材料将上述第I半导体元件的下表面和上述基板的上表面抵接的状态下，对上述托架慢慢增加由上述保持器从上表面施加的压力，使上述托架的上述凸部变形，由此上述第I半导体元件的下表面全部经由上述粘接材料粘接在上述基板的上表面。
2.一种小片接合装置，其特征在于，上述小片接合装置用于将具有长方形的形状的第I半导体元件小片接合于基板，包括: 载物台，在上表面载置上述基板； 托架，具有与上述载物台的上表面平行的长方形的剖面，具有沿着连结上述剖面的对角的线段延伸并且能够弹性变形的凸部，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述凸部的表面；和 保持器，将上述托架的上述凸部以朝向下方的方式进行保持，通过将上述托架位于上述载物台上的规定的位置，能够对上述托架施加规定的压力； 其中，以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述托架的上述凸部的表面； 在上述载物台的上表面载置的上述基板的上表面，经由粘接材料，使上述第I半导体元件的下表面相对； 在经由上述粘接材料将上述第I半导体元件的下表面和上述基板的上表面抵接的状态下，对上述托架慢慢增加由上述保持器从上方施加的压力，使上述托架的上述凸部变形，由此上述第I半导体元件的下表面全部经由上述粘接材料粘接在上述基板的上表面。
3.如权利要求2所述的小片接合装置，其特征在于， 连结上述剖面的对角的线段是大致S字状。
4.如权利要求1至3中任一项所述的小片接合装置，其特征在于， 上述基板是在上面形成有布线的可挠性基板或第2半导体元件。
5.如权利要求1至3中任一项所述的小片接合装置，其特征在于， 上述托架以上述第I半导体元件的中心位于上述凸部的表面的中心附近的方式吸附上述第I半导体元件。
6.如权利要求1至3中任一项所述的小片接合装置，其特征在于， 上述凸部包括以具有Ha50 HalOO的硬度的天然橡胶或合成橡胶为主体的橡胶弹性体。
7.如权利要求1至3中任一项所述的小片接合装置，其特征在于， 上述凸部的阶差在0.020mm 0.300mm的范围。
8.一种小片接合方法，其特征在于，上述小片接合方法使用小片接合装置，上述小片接合装置包括:载物台，在上表面载置基板；托架，具有与上述载物台的上表面平行的长方形的剖面，具有沿着与长方形的上述剖面的长边平行的线延伸的凸部，将具有长方形的形状的第I半导体元件吸附在上述凸部的表面并且至少上述凸部能够弹性变形；和保持器，将上述托架的上述凸部以朝向下方的方式进行保持，通过将上述托架位于上述载物台上的规定的位置，能够对上述托架施加规定的压力； 上述小片接合方法包括: 以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述托架的上述凸部的表面； 在上述载物台的上表面载置的上述基板的表面，经由粘接材料，使上述第I半导体元件的下表面相对；和 在经由上述粘接材料将上述第I半导体元件的下表面和上述基板的上表面抵接的状态下，对上述托架慢慢增加由上述保持器从上方施加的压力，使上述托架的上述凸部变形，由此上述第I半导体元件的下表面全部经由上述粘接材料粘接在上述基板的上表面。
9.一种小片接合方法，其特征在于，上述小片接合方法使用小片接合装置，上述小片接合装置包括:载物台，在上表 面载置基板；托架，具有与上述载物台的上表面平行的长方形的剖面，具有沿着连结长方形的上述剖面的对角的线段延伸的凸部，将具有长方形的形状的第I半导体元件吸附在上述凸部的表面并且至少上述凸部能够弹性变形；和保持器，将上述托架的上述凸部以朝向下方的方式进行保持，通过将上述托架位于上述载物台上的规定的位置，能够对上述托架施加规定的压力； 上述小片接合方法包括: 以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述托架的上述凸部的表面； 在上述载物台的上表面载置的上述基板的表面，经由粘接材料，使上述第I半导体元件的下表面相对；和 在经由上述粘接材料将上述第I半导体元件的下表面和上述基板的上表面抵接的状态下，对上述托架慢慢增加由上述保持器从上方施加的压力，使上述托架的上述凸部变形，由此上述第I半导体元件的下表面全部经由上述粘接材料粘接在上述基板的上表面。
10.一种托架，其特征在于，上述托架用于将具有长方形的形状的第I半导体元件小片接合于基板， 上述托架， 具有长方形的剖面，具有沿着上述剖面的长边平行的线延伸且能够弹性变形的凸部，以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件的上表面吸附在上述凸部的表面。
11.一种托架，其特征在于，上述托架用于将具有长方形的形状的第I半导体元件小片接合于基板，上述托架， 具有长方形的剖面，具有沿着连结上述剖面的对角的线段延伸且能够弹性变形的凸部，以上述第I半导体元件的长边方向成为与上述托架的上述剖面的长边方向平行的方式，将上述第I半导体元件 的上表面吸附在上述凸部的表面。
全文摘要
提供一种小片接合装置，能抑制对固定可挠性基板和半导体元件的粘接剂的空洞的发生及半导体元件的损坏，并且在可挠性基板上将半导体元件小片接合。小片接合装置是用于将具有长方形的形状的第1半导体元件小片接合于基板的小片接合装置。小片接合装置包括载物台，在上表面载置上述基板。小片接合装置包括托架，与上述载物台的上表面平行的剖面是长方形，具有沿着与上述剖面的长边平行的线延伸并且能够弹性变形的凸部，将上述第1半导体元件的上表面吸附在上述凸部的表面。小片接合装置包括保持器，将上述托架的上述凸部以朝向下方的方式进行保持，通过将上述托架位于上述载物台上的规定的位置，能够对上述托架施加规定的压力。
文档编号H01L21/67GK103247552SQ20121032070
公开日2013年8月14日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年2月13日
发明者杉沢佳史 申请人:株式会社 东芝